西門子S120 定位系統(tǒng)及其應(yīng)用設(shè)計(jì)課件

1、 學(xué)號(hào) 117301120 蘇州市職業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)題目題目 西門子 S120 定位系統(tǒng)及其應(yīng)用設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 專業(yè)班級(jí)： 11 電氣自動(dòng)化技術(shù) 1 班 學(xué)院 (部)： 電子信息工程學(xué)院 校內(nèi)指導(dǎo)教師： （副教授） 校外指導(dǎo)教師： （生產(chǎn)部經(jīng)理） 完成日期： 2014 年 5 月 摘 要：定位系統(tǒng)的應(yīng)用主要在數(shù)控機(jī)床上，其中主要采用永磁同步交流伺服電機(jī)進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)控制，永磁同步電機(jī)具備十分優(yōu)良的低速性能、可以實(shí)現(xiàn)弱磁高速控制，調(diào)速范圍寬廣、動(dòng)態(tài)特性和效率都很高。本課題基于實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備，對(duì)定位系統(tǒng)進(jìn)行了研究與設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)采用西門子 PLC，伺服驅(qū)動(dòng)控制器和觸摸屏等對(duì)伺服電機(jī)進(jìn)行控制，課題的

2、設(shè)計(jì)重點(diǎn)是定位系統(tǒng)的 PLC 程序編寫，觸摸屏界面的設(shè)計(jì)，通過觸摸屏的直接控制使得系統(tǒng)的操作更加人性化，用 PLC 控制伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器，對(duì)伺服電機(jī)進(jìn)行相對(duì)運(yùn)動(dòng)、絕對(duì)運(yùn)動(dòng)以及同步運(yùn)動(dòng)的控制，以此作為本課題的核心，系統(tǒng)穩(wěn)定，控制效果好。關(guān)鍵詞：定位 伺服驅(qū)動(dòng) PLC 觸摸屏AbstractAbstractApplication of positioning system in CNC machine tools, the permanent magnet synchronous AC servo motor motion control of the whole system, permane

3、nt magnet synchronous motor has very good low-speed performance, can realize the weak magnetic control with high speed, wide speed regulation range, dynamic performance and efficiency is very high. This paper based on the laboratory equipment, positioning system research and design. This design uses

4、 the Siemens PLC, controller and touch screen control of servo motor servo drive, the design project is the positioning system of the PLC program, the design of touch screen, through direct control touch screen to make the operation of the system more humane, use PLC control servo motor drive contro

5、ller, the servo motor is relative the absolute motion, movement and control of synchronous movement, as the core, the system stability, good control effect.KeywordsKeywords: location servo drive PLC touch screen目 錄1 概述.11.1 運(yùn)動(dòng)控制發(fā)展現(xiàn)狀及前景 .11.2 定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要性 .21.3 本課題的研究意義 .21.4 課題研究?jī)?nèi)容及安排 .22 西門子運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介.

6、42.1 SINAMICS S120 驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng) .42.2 SIMOTION 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng).52.3 SIMODRIVE 611 變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) .62.4 SIMODRIVE POSMO 運(yùn)動(dòng)控制驅(qū)動(dòng)器 .62.5 MASTERDRIVES 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng) .7S120 定位系統(tǒng)硬件選型與配置 .82.1 控制系統(tǒng)硬件選型 .82.2 控制系統(tǒng)編程軟件 STEP7 的簡(jiǎn)單介紹 .142.3 使用 STEP7 軟件開發(fā)一個(gè) PLC 程序的步驟 .153 S120 定位系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì) .193.1 系統(tǒng)的硬件組態(tài)與網(wǎng)絡(luò)組態(tài) .193.2 S120 定位系統(tǒng)的編程 .23結(jié)論.30致謝.31第 1

7、頁(yè) 共 37 頁(yè)1 1 概述概述1.11.1 運(yùn)動(dòng)控制發(fā)展現(xiàn)狀及前景運(yùn)動(dòng)控制發(fā)展現(xiàn)狀及前景最初的運(yùn)動(dòng)控制起源于數(shù)控裝置技術(shù)，那時(shí)大部分的運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品作為數(shù)控機(jī)床的一部分進(jìn)行生產(chǎn)和銷售，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)與伺服技術(shù)(Servomechanism)的發(fā)展，運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品開始脫離數(shù)控機(jī)床，成為獨(dú)立的產(chǎn)品門類。根據(jù) 1989 年美國(guó)電機(jī)制造商協(xié)會(huì)（NEMA）的標(biāo)準(zhǔn) MG7 標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)控控制系統(tǒng)包括運(yùn)動(dòng)、位置控制電機(jī)、控制和反饋器件，標(biāo)準(zhǔn)涉及用于運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的控制裝置、伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)和反饋器件等。隨著技術(shù)進(jìn)步，一些國(guó)家組織了開放式運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的研發(fā)。80 年代末期，美國(guó)空軍發(fā)布了 NGC（下一代控制器）研究

8、計(jì)劃，首先提出了開放式結(jié)構(gòu)控制器的概念。美國(guó)通用、福特和克萊斯勒三大汽車公司提出和研制了 OMAC（開放式、模塊化體系結(jié)構(gòu)控制器） ，目的是用更開放、更加模塊化的控制結(jié)構(gòu)使制造系統(tǒng)更加具有柔性、更加敏捷，自此以后，運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)逐漸作為自動(dòng)化技術(shù)的一個(gè)重要分支。20 世紀(jì)八十年代以來，國(guó)內(nèi)有一些公司進(jìn)入運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域，但主要是代理國(guó)外的產(chǎn)品，不存在產(chǎn)品的自主研發(fā)。一些傳統(tǒng)生產(chǎn)數(shù)控設(shè)備的廠家開始研制具有運(yùn)動(dòng)控制特征的產(chǎn)品，采用工業(yè) PC 進(jìn)行控制，具有較好的模塊化、層次化特征，但從總體上來說，仍然是數(shù)控系統(tǒng)，不是獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品。進(jìn)入 21 世紀(jì)，國(guó)內(nèi)有一些廠家進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品的開發(fā)和行業(yè)應(yīng)用的

9、推廣，并逐漸走向成熟和規(guī)?；MSResearch 的資料顯示，20092010 年中國(guó)運(yùn)動(dòng)控制市場(chǎng)增長(zhǎng)迅速，其中的運(yùn)動(dòng)控制器市場(chǎng)相比 2008 年增長(zhǎng)了 24%。20092015 年運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品的需求規(guī)模如下所示：圖1-1 運(yùn)動(dòng)控制需求規(guī)模圖第 2 頁(yè) 共 37 頁(yè)（注：以上數(shù)據(jù)只包括運(yùn)動(dòng)控制器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)，不包括電機(jī)）目前，運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)在各類機(jī)械設(shè)備中的滲透率不斷提高。為了提高機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，越來越多的機(jī)械設(shè)備制造廠商開始使用并且逐漸熟悉通用運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，使得通用運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品在很多原來運(yùn)用不多的領(lǐng)域開始擴(kuò)展開來。1.21.2 定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要性定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要性運(yùn)動(dòng)控制系

10、統(tǒng)在機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化中的應(yīng)用越來越廣泛，因此工業(yè)上的要求也越來越高，在定位要求的方面有著非常高的精度，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)快速的定位而且還能夠達(dá)到相對(duì)較高的精準(zhǔn)度，這樣才能使得工業(yè)自動(dòng)化上升到另一個(gè)層次，實(shí)現(xiàn)真正的工業(yè)自動(dòng)化控制。本課題采用西門子自動(dòng)化公司最新一代產(chǎn)品-SINAMICS S120 驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，結(jié)合西門子工業(yè) PLC，觸摸屏，設(shè)計(jì)了一個(gè)系統(tǒng)操作畫面人性化的定位系統(tǒng)。1.31.3 本課題的研究意義本課題的研究意義通過采用西門子先進(jìn)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了伺服電機(jī)的基本定位功能，通過觸摸屏可以控制伺服電機(jī)的速度、位置，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)伺服電機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)化運(yùn)行，具有很大的現(xiàn)實(shí)意義

11、。具體有以下幾點(diǎn)：1定位精度高定位系統(tǒng)通過西門子集成的控制模塊，能夠?qū)λ欧姍C(jī)進(jìn)行高精度的控制，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的定位。2操作簡(jiǎn)單使用西門子的人機(jī)界面，讓操作更加簡(jiǎn)單、人性化。3實(shí)時(shí)監(jiān)控伺服電機(jī)自帶的傳感器能夠準(zhǔn)確的反饋電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)以及位置。1.41.4 課題研究?jī)?nèi)容及安排課題研究?jī)?nèi)容及安排1.研究?jī)?nèi)容：1西門子 S120 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的組態(tài)及設(shè)計(jì)本課題以西門子的先進(jìn)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)備為平臺(tái)，通過上位機(jī)軟件對(duì) PLC 進(jìn)行編程，并通過伺服驅(qū)動(dòng)控制器進(jìn)一步控制伺服電機(jī)，利用西門子的軟件，對(duì)系統(tǒng)的硬件及軟件進(jìn)行組態(tài)，并且將觸摸屏添加到系統(tǒng)中，最終實(shí)現(xiàn)利用觸摸屏來控制伺服電機(jī)。第 3 頁(yè) 共 37 頁(yè)2西門

12、子 S120 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)基本定位功能基于之前的系統(tǒng)組態(tài)，在軟件中進(jìn)行編程，控制伺服電機(jī)的速度、相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度與位置、絕對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度與位置以及同步運(yùn)動(dòng)的速度與速度比，實(shí)現(xiàn)了基本的定位功能。2.課題進(jìn)度（進(jìn)展）：本課題的重點(diǎn)是對(duì)西門子先進(jìn)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的軟硬件的熟悉，因此前期所花費(fèi)的時(shí)間比較多，在熟悉了軟硬件之后，接下來是對(duì)控制對(duì)象確定控制方案，在控制方案的選取上，進(jìn)行了多個(gè)方案的比較，最終確定對(duì)電機(jī)進(jìn)行相對(duì)運(yùn)動(dòng)、絕對(duì)運(yùn)動(dòng)以及同步運(yùn)動(dòng)的控制。在程序編寫的時(shí)候，軟件方面遇到了一些難題，由于對(duì)西門子的編程軟件不是非常的熟悉，編程也花了許多時(shí)間，在指導(dǎo)老師的幫助下，解決了編程時(shí)遇到的問題與困難，最后

13、實(shí)現(xiàn)了課題的研究?jī)?nèi)容。第 4 頁(yè) 共 37 頁(yè)2 2 西門子運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介西門子運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介2.12.1 SINAMICSSINAMICS S120S120 驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)SINAMICS S120 是西門子新一代的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，它是集 V/F、矢量和伺服控制于一體的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，多軸資源共享的理念和模塊化的設(shè)計(jì)使得它能實(shí)現(xiàn)高效而又復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)控制，其性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過同類系統(tǒng)。控制系統(tǒng)的組成如圖 2-1 所示。圖 2-1 SINAMICS S120 驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)組成圖SINAMICS S120 的產(chǎn)品包括：用于單軸控制的 AC/AC 驅(qū)動(dòng)器和用于多軸控制的共母線的 DC/AC 驅(qū)動(dòng)器。S

14、INAMICS S120 其功率范圍為 0.12Kw -4500Kw，幾乎適用于所有的生產(chǎn)機(jī)械。其特點(diǎn)如下：1多功能性：集多種控制模式于一體，適合于單軸或多軸驅(qū)動(dòng)。一個(gè)多軸控制單元 CU320 能控制多個(gè)驅(qū)動(dòng)軸，其軸數(shù)與控制模式有關(guān)。2伺服控制：6 個(gè)驅(qū)動(dòng)軸；矢量控制：4 個(gè)驅(qū)動(dòng)軸；V/F 控制：8 個(gè)驅(qū)動(dòng)軸。3進(jìn)線電壓：?jiǎn)蜗?200240VAC、三相 380480VAC 和三相 660690VAC。第 5 頁(yè) 共 37 頁(yè)4控制電機(jī)類型：既能控制感應(yīng)電機(jī)，又能控制同步、力矩及直線電機(jī)。5控制功能：既有高精度的速度控制功能，又具有簡(jiǎn)單定位功能，實(shí)現(xiàn)軸的相對(duì)和絕對(duì)定位。如果和上位的 SIMOTI

15、ON 控制系統(tǒng)結(jié)合在一起還能實(shí)現(xiàn)同步、凸輪等復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)控制功能。6硬件的自動(dòng)識(shí)別：各驅(qū)動(dòng)組件之間是通過高速通訊接口 DRIVE-CLiQ 來連接，因此主控單元 CU320 能自動(dòng)識(shí)別各組件。7數(shù)據(jù)的快速交換：各組件借助 DRIVE-CLiQ 的通訊連接，能夠?qū)崿F(xiàn)組件間的快速數(shù)據(jù)交換，任一組件都可以很方便獲取其它組件的數(shù)據(jù)，即：一臺(tái)驅(qū)動(dòng)器能夠獲取另一臺(tái)驅(qū)動(dòng)器的數(shù)據(jù)（如：速度和位置的實(shí)際值等） 。8靈活性：模塊化設(shè)計(jì)，升級(jí)性強(qiáng)?？梢愿鶕?jù)實(shí)際需要來增加或減少相應(yīng)的模塊，或者來選擇單軸或雙軸功率模塊。9友好的參數(shù)界面：圖形化的參數(shù)界面易懂易學(xué)，可根據(jù)功能圖的實(shí)時(shí)顯示，來實(shí)現(xiàn)參數(shù)的動(dòng)態(tài)調(diào)試和監(jiān)控。10選

16、型和配置：SIZER 工具軟件通過向?qū)Х奖憧旖莸貋韺?shí)現(xiàn) SINAMICS S120的硬件配置，并可以導(dǎo)出配置和訂貨清單。2.22.2 SIMOTIONSIMOTION 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)SIMOTION 是一個(gè)全新的西門子運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，它是世界上第一款針對(duì)生產(chǎn)機(jī)械而設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)，將運(yùn)動(dòng)控制，邏輯控制及工藝控制功能集成于一身，為生產(chǎn)機(jī)械提供了完整的解決方案。 機(jī)械運(yùn)動(dòng)越來越復(fù)雜，對(duì)速度及精度的要求也越來越高。SIMOTION 面向的行業(yè)主要是包裝機(jī)械、橡塑機(jī)械、鍛壓機(jī)械、紡織機(jī)械以及其他生產(chǎn)機(jī)械領(lǐng)域，正是針對(duì)復(fù)雜運(yùn)動(dòng)控制而推出的全新運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。SIMOTION 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)由三個(gè)組成部

17、分：1、工程開發(fā)系統(tǒng)工程開發(fā)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)由一個(gè)系統(tǒng)解決所有運(yùn)動(dòng)控制、邏輯及工藝控制的問題，并且它還能夠提供所有必要的工具，從編程到參數(shù)設(shè)定，從測(cè)試調(diào)試到故障診斷。2、實(shí)時(shí)軟件模塊實(shí)時(shí)軟件模塊提供了眾多的運(yùn)動(dòng)控制及工藝控制功能。針對(duì)某一特定的機(jī)器所需的功能，靈活地選擇相關(guān)的模塊。3、硬件平臺(tái)第 6 頁(yè) 共 37 頁(yè)硬件平臺(tái)是 SIMOTION 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)。使由工程開發(fā)系統(tǒng)所開發(fā)的且使用了實(shí)時(shí)軟件模塊的應(yīng)用程序可以運(yùn)行在不同的硬件平臺(tái)上，用戶可以選擇最適合自己機(jī)器的硬件平臺(tái)。 SIMOTION 的不同之處在于，可按任務(wù)層次劃分的系統(tǒng)，具有靈活的功能，且使用同一種工程開發(fā)工具。 2.32.3

18、 SIMODRIVESIMODRIVE 611611 變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) SIMODRIVE 611 是一種模塊化晶體管脈沖變頻器，可以實(shí)現(xiàn)多軸以及組合驅(qū)動(dòng)解決方案?；谄淠K化設(shè)計(jì)，使用 SIMODRIVE，可以提供根據(jù)驅(qū)動(dòng)任務(wù)而量身定做的靈活而經(jīng)濟(jì)的驅(qū)動(dòng)解決方案。SIMODRIVE 611 由幾個(gè)功能模塊組成。電源饋電模塊可以提供最大 120 kW 的總功率。目前，已經(jīng)有上百萬個(gè)驅(qū)動(dòng)器采用了SIMODRIVE 611 系統(tǒng)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制，尤其是機(jī)床行業(yè)。SIMODRIVE 611 universal 插入式閉環(huán)控制單元可適用于所有三相電機(jī)，為各種應(yīng)用場(chǎng)合提供理想的驅(qū)動(dòng)解決方案，包括印刷

19、、包裝、塑料工業(yè)、玻璃工業(yè)、陶瓷和石材加工工業(yè)中的加工機(jī)器，以及沖壓機(jī)、材料裝卸、輸送和運(yùn)輸設(shè)備。除了傳統(tǒng)的速度和轉(zhuǎn)矩控制等驅(qū)動(dòng)功能以外，SIMODRIVE 611 universal 還在標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)中提供有集成的定位功能，從而減輕控制器的負(fù)擔(dān)。在進(jìn)給程序段編輯器中，每個(gè)軸可以以純文本的方式最多保存 64個(gè)獨(dú)立的進(jìn)給程序段。采用用戶友好的調(diào)試工具 SimoCom U，在調(diào)試過程中即可很容易地進(jìn)行程序段的輸入和保存。2.42.4 SIMODRIVESIMODRIVE POSMOPOSMO 運(yùn)動(dòng)控制驅(qū)動(dòng)器運(yùn)動(dòng)控制驅(qū)動(dòng)器 SIMODRIVE POSMO 系列驅(qū)動(dòng)器在為機(jī)械控制領(lǐng)域開辟了全新的應(yīng)用可能性

20、與應(yīng)用空間。采用 SIMODRIVE POSMO，整個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以分布地安裝在機(jī)器內(nèi)或機(jī)器旁邊，還可以采用該系統(tǒng)的不同型號(hào)，將集中式和分布式控制單元有機(jī)結(jié)合，從而優(yōu)化驅(qū)動(dòng)布局。SIMODRIVE POSMO A 和 SIMODRIVEPOSMO SI 驅(qū)動(dòng)器可以與伺服變頻器和伺服電機(jī)一起作為一個(gè)緊湊單元，完全集成在機(jī)器之中。SIMODRIVE POSMOCD 和CA 型變頻器則與電機(jī)分開布置。 使用該驅(qū)動(dòng)技術(shù)的分布式結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)更大的機(jī)器布局設(shè)計(jì)靈活性。只需額外布置幾根驅(qū)動(dòng)軸，即可隨時(shí)進(jìn)行機(jī)器改裝。而控制柜或冷卻設(shè)備將不再是限制靈活性的瓶頸。使用 SIMODRIVE POSMO 驅(qū)動(dòng)單元，更

21、有助于將整套機(jī)器或零部件獨(dú)立模塊化?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)間也有顯著縮短，因?yàn)檫@些模塊可以事先調(diào)試完畢。另外，盡管實(shí)現(xiàn)了更為廣泛的標(biāo)準(zhǔn)化，但使用 SIMODRIVE POSMO 系列驅(qū)動(dòng)器，仍能通過組合不同的模塊，很容易地構(gòu)建極為個(gè)性化的解決方第 7 頁(yè) 共 37 頁(yè)案。 SIMODRIVE POSMO 驅(qū)動(dòng)單元最適合應(yīng)用于包裝業(yè)、木材加工業(yè)、玻璃加工業(yè)、印刷業(yè)和塑料工業(yè)中的加工機(jī)械，尤其是機(jī)床。典型應(yīng)用包括機(jī)床中的進(jìn)給軸和輔助軸以及伺服軸和獨(dú)立的定位軸。 2.52.5 MASTERDRIVESMASTERDRIVES 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)MASTERDRIVES 系列驅(qū)動(dòng)器具有獨(dú)一無二的性能：在多樣

22、的機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)用中具有統(tǒng)一的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，功率從 0.2kW 到 6000kW。它具有兩大完全獨(dú)立而又可以很好地互相協(xié)調(diào)的系列：應(yīng)用于高動(dòng)態(tài)響應(yīng)循環(huán)機(jī)械控制的運(yùn)動(dòng)控制(MC)，和應(yīng)用于復(fù)雜連續(xù)生產(chǎn)過程的矢量控制(VC)。這些驅(qū)動(dòng)器幾乎覆蓋了所有的應(yīng)用領(lǐng)域。適合于0.2kW 以上的所有應(yīng)用領(lǐng)域。SIMOVERT MASTERDRIVES MC 覆蓋了功率范圍從 0.2kW 到 250kW 的所有應(yīng)用領(lǐng)域，并且通過了 CE、EN、VL 和 CSA 的國(guó)際認(rèn)證。另外，運(yùn)動(dòng)控制驅(qū)動(dòng)器具有很寬的電壓使用范圍，這使得它能夠在世界各地使用。 控制循環(huán)周期短而且高精度、高動(dòng)態(tài)響應(yīng)的控制系統(tǒng)，這種驅(qū)動(dòng)器是智能控制系統(tǒng)

23、的一部分。它能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)動(dòng)、靈活和高效的驅(qū)動(dòng)控制，其性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過同類變頻系統(tǒng)。在同步驅(qū)動(dòng)器領(lǐng)域，運(yùn)動(dòng)控制確立的全球伺服標(biāo)準(zhǔn)也已經(jīng)有很多年了。這是一種工程造價(jià)成本低、控制精確度高、應(yīng)用靈活的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，它已經(jīng)在全世界范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用，而且它是完全智能化的控制系統(tǒng)，它能保證生產(chǎn)系統(tǒng)在運(yùn)行中具有很高的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。 MASTERDRIVES MC 驅(qū)動(dòng)器使用了 32 位數(shù)字控制技術(shù)。 MC 運(yùn)動(dòng)控制驅(qū)動(dòng)器有極高的過載因數(shù)：250ms 內(nèi) 300%的過載能力。 高性能，小體積，例如一個(gè)功率為 0.75kW 的 Compact PLUS 緊湊增強(qiáng)型驅(qū)動(dòng)器長(zhǎng)寬高分別僅為 260mm、45mm 和 360mm，可以很

24、容易地安裝于 300mm 深的箱體中。 集成式安全保護(hù)裝置保障了所有功能的安全應(yīng)用，具有的安全停止功能，已經(jīng)通過了一個(gè)安全生產(chǎn)調(diào)整部門的鑒定。第 8 頁(yè) 共 37 頁(yè)S120S120 定位系統(tǒng)硬件選型與配置定位系統(tǒng)硬件選型與配置2.12.1 控制系統(tǒng)硬件選型控制系統(tǒng)硬件選型1) PLC 基本單元選型PLC 選型一般根據(jù)以下幾個(gè)方面：合理的結(jié)構(gòu)形式，PLC 主要有整體式和模塊式兩種結(jié)構(gòu)形式。模塊式 PLC 性能很好，但價(jià)格比較昂貴，相比而言整體式 PLC 性能有所降低但價(jià)格實(shí)惠，適合于普通運(yùn)用，故本次設(shè)計(jì)選用整體式 PLC。相應(yīng)功能的要求，小型 PLC 具有邏輯運(yùn)算、計(jì)數(shù)、定時(shí)等功能，對(duì)于常規(guī)控

25、制要求完全可以滿足，對(duì)于一些簡(jiǎn)單的模擬量運(yùn)用，只需添加 A/D、D/A 模塊即可。響應(yīng)速度要求，PLC 是為工業(yè)自動(dòng)化設(shè)計(jì)的通用控制器，不同檔次 PLC 的響應(yīng)速度一般都能滿足其應(yīng)用范圍內(nèi)的需要。本設(shè)計(jì)只是普通運(yùn)用，故選用常規(guī) PLC即可。I/O 點(diǎn)數(shù)，I/O 點(diǎn)數(shù)需根據(jù)實(shí)際控制要求并留有一定的余量為系統(tǒng)升級(jí)準(zhǔn)備，點(diǎn)數(shù)過多怎會(huì)浪費(fèi)，點(diǎn)數(shù)過少，則會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)不能完成控制要求，故合適的點(diǎn)數(shù)很重要。西門子S7-300系列的PLC 有許多種，本課題選用的是CPU315T-2DP，實(shí)物如圖2-1所示。該控制器集成運(yùn)動(dòng)控制功能，在西門子傳統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中，采用S7 CPU 加 FM353/354/357-

26、2 定位模塊來實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制。用戶不僅需要花費(fèi)許多的時(shí)間學(xué)習(xí)復(fù)雜的 NC 編程語言，還需要掌握S7 CPU 與 FM353/354/357-2 定位模塊之間通訊程序的編制，CPU315T-2DP 則講這些功能都集成在了SIMATIC S7-300T-CPU Technology 系統(tǒng)固件中，因此不需要話費(fèi)大量的時(shí)間和精力去解決這些問題，所以本課題選用CPU315T-2DP作為系統(tǒng)的控制器。CPU315T的優(yōu)點(diǎn)有： 具有中等規(guī)模的程序存儲(chǔ)容量和程序框架 對(duì)二進(jìn)制和浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算具有較高的處理能力 與集中式I/O 和分布式I/O 一起使用，可用作生產(chǎn)線上的中央控制器 集成的PROFINET 接口 組合了

27、MPI/PROFIBUS DP- 主/ 從接口 在PROFINET 上實(shí)現(xiàn)基于組件的自動(dòng)化第 9 頁(yè) 共 37 頁(yè) PROFINET 代理，用于基于組件的自動(dòng)化(CBA) 中的PROFIBUS DP智能設(shè)備 PROFINET I/O 控制器，用于在PROFINET 上運(yùn)行分布式I/O圖2-1 CPU315T-2DP實(shí)物圖2) 控制單元的選型SINAMICS 是西門子公司新一代的驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品，它將逐步取代現(xiàn)有的MASTERDRIVES 及SIMODRIVE 系列的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，實(shí)物如圖2-2所示。SINAMICS 系列中的SINAMICS S120 是集V/F 控制、矢量控制、伺服控制為一體的多軸驅(qū)動(dòng)系

28、統(tǒng)，具有模塊化的設(shè)計(jì)。各模塊間（包括控制單元模塊、整流/回饋模塊、電機(jī)模塊、傳感器模塊和電機(jī)編碼器等）通過高速驅(qū)動(dòng)通訊接口DRIVE-CLiQ 相互連接。SINAMICS驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)之一的SINAMICS S120具有模塊化設(shè)計(jì)，可以提供高性能的單軸和雙軸驅(qū)動(dòng)，具有廣泛的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。由于其具有很高的靈活性能，SINAMICS S120可以完美的滿足應(yīng)用中日益增長(zhǎng)的對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)軸數(shù)量和性能的要求。SINAMICS S120的模塊和擴(kuò)充選件能適合各種應(yīng)用的通用組件控制單元(CU)執(zhí)行工藝功能運(yùn)算并控制驅(qū)動(dòng)器運(yùn)行，而且提供連接到上位控制器的接口。SINAMICS S120包括以下幾個(gè)模塊： 電源模塊為直

29、流母線提供電源，并可將直流母線上的再生能量回饋給電網(wǎng)； 電機(jī)模塊逆變器，為電機(jī)提供運(yùn)行電源； 交流驅(qū)動(dòng)器功率模塊其內(nèi)置了電源模塊，可以單獨(dú)使用； 直流母線模塊為其他模塊提供穩(wěn)定的直流電源； 網(wǎng)側(cè)功率元件模塊例如熔斷器，接觸器，電抗器，濾波器 。第 10 頁(yè) 共 37 頁(yè)圖2-2 SINAMICS S120 驅(qū)動(dòng)控制器實(shí)物圖電源模塊電源模塊就是我們常說的整流或整流/回饋單元，它是將三相交流電整流成直流電，供給各電機(jī)模塊(又常稱逆變器)，有回饋功能的模塊還能夠?qū)⒅绷麟娀仞伣o電網(wǎng)。根據(jù)是否有回饋功能及回饋的方式，將電源模塊分成下列三種：基本型電源模塊(BLM: Basic Line Modules)

30、：整流單元，但無回饋功能。靠接制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻才能實(shí)現(xiàn)快速制動(dòng)。BLM 是將三相交流電整流成直流電，只能靠接制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻來實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。BLM 分為書本型(20kW、40kW、100Kw)和裝機(jī)裝柜型(200kW、250Kw)，機(jī)柜型請(qǐng)查閱其它的相關(guān)資料。對(duì)于書本型的 BLM 有內(nèi)部風(fēng)冷和冷板兩種類型，對(duì)于裝機(jī)裝柜型 BLM 有兩種供電電壓: 380-480VAC 和660690VAC。實(shí)際應(yīng)用中，在電網(wǎng)和 BLM 之間必須安裝與其功率相對(duì)應(yīng)的電抗器。智能型電源模塊(SLM: Smart Line Modules，又稱非調(diào)節(jié)型電源模塊)：整流/回饋單元，但直流母線電壓不可調(diào)。SLM 是將三

31、相交流電整流成直流電，并能將直流電回饋到電網(wǎng)，但直流母線電壓不能調(diào)節(jié)，所以又稱非調(diào)節(jié)型電源模塊。對(duì)于5Kw 和 10Kw 的 SLM，可以通過端子 X22: 2 來選擇是否需要能量回饋；而對(duì)于 16Kw 和 36Kw 的 SLM，可以通過參數(shù)來選擇是否需要能量回饋。對(duì)于不允許回饋的供電電網(wǎng)，也可以接制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻來實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。5Kw 和 10Kw 的 SLM 是通過端子進(jìn)行控制，而 16Kw 和 36Kw 的 SLM 是通過 Drive-CLiQ 接口來控制，通過該接口和主控單元進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。SLM 的供電電壓為 380480V，功率范圍為 5-36Kw。在實(shí)際第 11 頁(yè) 共 37 頁(yè)應(yīng)用

32、中，在電網(wǎng)和 BLM 之間必須安裝與其功率相對(duì)應(yīng)的電抗器。對(duì)于 36Kw 的SLM，我們推薦使用濾波器。主動(dòng)型電源模塊(ALM: Active Line Modules，又稱調(diào)節(jié)型電源模塊)：整流/回饋單元，且直流母線電壓可調(diào)。ALM 是將三相交流電整流成直流電，并能將直流電回饋到電網(wǎng)，且對(duì)直流母線電壓進(jìn)行閉環(huán)控制，所以又稱調(diào)節(jié)型電源模塊。與 BLM 和 SLM 相比，由于 ALM 能夠?qū)χ绷髂妇€電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，所以即使電網(wǎng)電壓波動(dòng)而ALM 也能保持整流母線電壓的穩(wěn)定。對(duì)于不允許回饋的供電電網(wǎng)，也可以接制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻來實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。主控單元通過集成在 ALM 上的 Drive-CLiQ 接口來對(duì)

33、其進(jìn)行控制。書本型的 ALM，供電電壓為 380-480V，功率范圍為 16-120Kw。裝機(jī)裝柜型的的 ALM，當(dāng)供電電壓為 380-480V 時(shí)，功率范圍為 132-900Kw；當(dāng)供電電壓為660-690V 時(shí)，功率范圍為 560-1400Kw。在實(shí)際應(yīng)用中，在電網(wǎng)和 ALM 之間必須安裝與其功率相對(duì)應(yīng)的電抗器。對(duì)于大于或等于 36Kw 的 ALM，必須使用與其相配的濾波器。主動(dòng)接口模塊 AIM(Active Interface Modules)，AIM 安裝在電網(wǎng)和 ALM 之間，它集成了濾波器、預(yù)充電回路及電源電壓監(jiān)控電路。電機(jī)模塊 電機(jī)模塊就是 SINAMICS S120 中的逆變單

34、元，它是將 540V 或 600V 的直流電逆變成三相交流電。目前的電機(jī)模塊有兩種類型：書本型和裝機(jī)裝柜型。書本型又分為單軸電機(jī)模塊和雙軸電機(jī)模塊。電機(jī)模塊和主控單元之間通過 DRIVE-CLIQ 接口，進(jìn)行快速數(shù)據(jù)交換。電機(jī)模塊基本特性：1單軸電機(jī)模塊電流范圍為 3200A；2雙軸電機(jī)模塊電流范圍為 318A；3具有內(nèi)部冷卻和外部冷卻；4具有短路保護(hù)功能；5集成直流母線與電子電源連接排；6集成安全制動(dòng)控制功能；7電子名牌功能；8運(yùn)行狀態(tài)與診斷指示 LED；9DRIVE-CLiQ 接口通信功能。第 12 頁(yè) 共 37 頁(yè)控制單元 SINAMICS S120 DC/AC 多軸驅(qū)動(dòng)控制單元即 CU

35、320，它是驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的大腦，負(fù)責(zé)控制和協(xié)調(diào)整個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的所有模塊，完成各軸的電流環(huán)、速度環(huán)甚至位置環(huán)的控制，并且同一塊 CU320 控制的各軸之間能相互交換數(shù)據(jù)，即任意一根軸能夠讀取控制單元上其它軸的數(shù)據(jù)，這一特征廣泛被用作多軸之間的簡(jiǎn)單的速度同步。根據(jù)連接外圍 I/O 模塊的數(shù)量、軸控制模式、所需的功能以及 CF 卡的不同，1 塊CU320 能夠控制軸的數(shù)量也不同。功率模塊SINAMICS S120 單軸交流變頻器的功率模塊（即：電源模塊+電機(jī)模塊）有兩種形式：模塊型功率模塊和裝機(jī)裝柜型功率模塊。1.模塊型功率模塊 PM340：（冒號(hào)不要，排版對(duì)其）能夠接 TN、IT、TT 電網(wǎng)，電源為

36、3 相 AC380-400V 時(shí)，功率從 0.37-90Kw。電源為 1 相 AC200-240V 時(shí)，功率從 0.12-0.75Kw，整流部分為二極管，能量不能回饋電網(wǎng)內(nèi)置制動(dòng)單元，通過外接制動(dòng)電阻實(shí)現(xiàn)電機(jī)的快速制動(dòng)，集成了安全功能“安全扭矩停車”有內(nèi)置電源濾波器和不含電源濾波兩種規(guī)格。2.裝機(jī)裝柜型功率模塊：能夠接 TN、IT、TT 電網(wǎng)，電源為 3 相 AC380-400V，功率從 110-250Kw。整流部分為二極管，能量不能回饋電網(wǎng)，內(nèi)置制動(dòng)單元(選件)和通過外接制動(dòng)電阻實(shí)現(xiàn)電機(jī)的快速制動(dòng)，集成了安全功能“安全扭矩停車” 。基于以上的優(yōu)點(diǎn)，本課題選用西門子 S120 控制系統(tǒng)。3)

37、電機(jī)的選型西門子伺服電機(jī)定子的構(gòu)造基本上與電容分相式單相異步電動(dòng)機(jī)類似。其定子上裝有兩個(gè)位置互差 90的繞組，一個(gè)是勵(lì)磁繞組 Rf，它始終接在交流電壓 Uf 上；另一個(gè)是控制繞組 L，聯(lián)接控制信號(hào)電壓 Uc。所以交流伺服電機(jī)又稱兩個(gè)伺服電機(jī)。第 13 頁(yè) 共 37 頁(yè) 交流伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)子通常做成鼠籠式，但為了使伺服電機(jī)具有較寬的調(diào)速范圍、線性的機(jī)械特性，無“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象和快速響應(yīng)的性能，它與普通電機(jī)相比，應(yīng)具有轉(zhuǎn)子電阻大和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小這兩個(gè)特點(diǎn)。目前應(yīng)用較多的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)有兩種形式：一種是采用高電阻率的導(dǎo)電材料做成的高電阻率導(dǎo)條的鼠籠轉(zhuǎn)子，為了減小轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，轉(zhuǎn)子做得細(xì)長(zhǎng)；另一種是采用鋁合金制成的

38、空心杯形轉(zhuǎn)子，杯壁很薄，僅 0.2-0.3mm，為了減小磁路的磁阻，要在空心杯形轉(zhuǎn)子內(nèi)放置固定的內(nèi)定子?？招谋无D(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很小，反應(yīng)迅速，而且運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，因此被廣泛采用。 交流伺服電機(jī)在沒有控制電壓時(shí)，定子內(nèi)只有勵(lì)磁繞組產(chǎn)生的脈動(dòng)磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子靜止不動(dòng)。當(dāng)有控制電壓時(shí)，定子內(nèi)便產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子沿旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向旋轉(zhuǎn)，在負(fù)載恒定的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速隨控制電壓的大小而變化，當(dāng)控制電壓的相位相反時(shí)，伺服電機(jī)將反轉(zhuǎn)。根據(jù)以上原理，本課題選用西門子1FK7系列電機(jī)，1FK7系列電機(jī)是高度緊湊型的永磁同步電機(jī)。根據(jù)不同的應(yīng)用，可以選擇相應(yīng)的編碼器。 作為選件的集成齒輪箱和較寬的產(chǎn)品范圍使得1FK7系列電

39、機(jī)可以方便地應(yīng)用到各種場(chǎng)合?？梢詽M足用戶對(duì)機(jī)器精益求精的要求。1FK7系列電機(jī)與SINAMICS S120 高性能驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合，可以完成速度和位置的精確控制。1FK7系列電機(jī)只有自然風(fēng)冷，沒有外部冷卻系統(tǒng)，熱量通過電機(jī)表面散發(fā)。1FK7 電機(jī)有很強(qiáng)的過載能力。它具有以下優(yōu)點(diǎn)：功率密度高；用途廣泛；型號(hào)齊全；極低的轉(zhuǎn)子慣量，極高的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。西門子1FK7伺服電機(jī)的應(yīng)用范圍廣泛，如：機(jī)床；輔助軸；機(jī)器人和機(jī)械手；包裝/塑料和紡織機(jī)器；木材、玻璃、陶瓷和石器加工。圖 2-3 1FK 伺服電機(jī)實(shí)物圖4）觸摸屏的選型第 14 頁(yè) 共 37 頁(yè)按照觸摸屏的工作原理和傳輸信息的介質(zhì)，可以把觸摸屏分為四

40、種，分別是：紅外掃描觸摸屏，電阻壓力觸摸屏，電容感應(yīng)式觸摸屏，表面聲波式觸摸屏。本課題以西門子TP177B觸摸屏作為人機(jī)界面。該觸摸屏基于Windows CE操作系統(tǒng)，具有2M用戶存儲(chǔ)器，非易失性報(bào)警緩沖區(qū)，內(nèi)部集成有RS422/485、USB和Profinet/以太網(wǎng)接口。組態(tài)后，能方便靈活地設(shè)定控制參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控?？梢越M態(tài)使用亞洲字符集和西里爾字母字符集的項(xiàng)目。使得開辟新應(yīng)用領(lǐng)域成為可能。觸摸屏正視圖和后視圖分別如圖2-4、圖2-5所示。圖2-4 觸摸屏正視圖 多媒體卡插槽 顯示屏/觸摸屏 安裝密封墊 安裝卡件凹槽圖2-5 觸摸屏后視圖 多媒體卡插槽 標(biāo)牌 DIP 開關(guān) 接

41、口名稱第 15 頁(yè) 共 37 頁(yè)2.22.2 控制控制系統(tǒng)編程軟件系統(tǒng)編程軟件STEP7STEP7的簡(jiǎn)單介紹的簡(jiǎn)單介紹STEP7 是一個(gè)用于對(duì)西門子 S7-200系列PLC、S7-300系列PLC、以及S7-400系列PLC創(chuàng)建、測(cè)試、維護(hù)和編寫程序的工具。它可以讀取PLC的設(shè)備型號(hào)和地址信息，可以使得PLC和相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行通信。該軟件具有如下特點(diǎn)：（1）統(tǒng)一的Windows開發(fā)環(huán)境:使用Windows環(huán)境下的各種工具能夠同時(shí)在不同程序之間進(jìn)行剪切或粘貼程序語句或者他數(shù)據(jù)，能夠毫不費(fèi)力的對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)計(jì)以及后期的開發(fā)工作。（2）能在以下工業(yè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)各種各樣的自動(dòng)化控制任務(wù)：汽車工業(yè)；生產(chǎn)制造

42、工程；過程控制工程；專業(yè)機(jī)械制造；通用機(jī)械制造；包裝工業(yè)；食品和煙草工業(yè)；塑料加工；（3）其特點(diǎn)有：高效率的組態(tài)和編程，從而大幅度地降低工程成本。集成的高性能系統(tǒng)診斷功能可保證控制器的更高可用性，顯著提升生產(chǎn)率。為了減少停機(jī)時(shí)間，增加產(chǎn)量，提供可組態(tài)的過程診斷，以用于分析和排除過程故障。（4）節(jié)省空間的模塊化設(shè)計(jì)，可以適配各種機(jī)械控制任務(wù)，不需要考慮槽位規(guī)則。（5）全集成自動(dòng)化：通過單一、全集成和統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)能完成用戶所有的自動(dòng)化任務(wù)。（6）分布式預(yù)處理：可重復(fù)使用的軟件，更快速的調(diào)試時(shí)間和更高的可靠性。2.32.3 使用使用STEP7STEP7軟件開發(fā)一個(gè)軟件開發(fā)一個(gè)PLCPLC程序的步驟

43、程序的步驟1、啟動(dòng) SIMATIC 管理器并創(chuàng)建一個(gè)項(xiàng)目SIMATIC 管理器是一個(gè)中央窗口，STEP7 啟動(dòng)時(shí)激活。項(xiàng)目結(jié)構(gòu)用來以一定的順序保存和排列所有數(shù)據(jù)和程序。在一個(gè)項(xiàng)目中，數(shù)據(jù)在分層結(jié)構(gòu)中以對(duì)象的形式保存。SIMATIC 站和 CPU 包含組態(tài)和硬件的參數(shù)數(shù)據(jù)。S7 程序包含了所有的塊，這些塊中有控制機(jī)器所需的程序。第 16 頁(yè) 共 37 頁(yè)圖 2-6 SIMATIC 項(xiàng)目組成在 Preview 中你可以將創(chuàng)建的項(xiàng)目結(jié)構(gòu)的視圖在 on 和 off 之間切換。要轉(zhuǎn)到下一個(gè)對(duì)話框，點(diǎn)擊 Next。圖 2-7 SIMATIC 新建向?qū)總€(gè) CPU 有特定的特性，例如，關(guān)于它的存儲(chǔ)器組態(tài)或地

44、址區(qū)域。MPI 地址（多點(diǎn)接口）是為 CPU 與編程設(shè)備或 PC 通訊。對(duì)于入門樣板項(xiàng)目，選擇 CPU314。你可以按照示例創(chuàng)建的方式在任何時(shí)候根據(jù)實(shí)際情況選擇 CPU 型號(hào)。圖 2-8 SIMATIC 新建向?qū)?CPU 選型OB1 代表最高的編程層次，并組織 S7 程序中的其它塊。以后還可以重新改變編程語言。第 17 頁(yè) 共 37 頁(yè)圖 2-9 SIMATIC 功能塊說明當(dāng)點(diǎn)擊 Make 按鈕時(shí)，SIMATIC 管理器連同已生成的“Getting Started”項(xiàng)目窗口一起打開。每次程序啟動(dòng)時(shí) STEP7 助手將被激活。你可以在助手的第一個(gè)對(duì)話框中取消這個(gè)缺省設(shè)置。但是，如果不使用 STE

45、P7 助手，要?jiǎng)?chuàng)建項(xiàng)目則必須在項(xiàng)目中自己創(chuàng)建每一個(gè)目錄。圖 2-10 新建項(xiàng)目完成2、生成符號(hào)和地址生成一個(gè)梯形圖程序的重要一步就是對(duì)程序要訪問的那些 PLC 數(shù)據(jù)區(qū)進(jìn)行定義。為了便于訪問，可以分配符號(hào)名稱，而不是每次都訪問特定地址。 編輯梯形圖或助記符程序一個(gè) PLC 程序既可以使用梯形圖也可以使用助記符編程語言來生成。 通過編譯檢查程序的錯(cuò)誤無論是在線程序還是離線程序，在其生成和編輯過程中不斷被檢驗(yàn)。在梯形圖中，程序錯(cuò)誤以紅線出現(xiàn)。如果梯級(jí)中出現(xiàn)一個(gè)錯(cuò)誤，在梯形圖梯級(jí)的右邊將會(huì)出現(xiàn)一道紅線。例如在圖表窗口已經(jīng)放置了一個(gè)元素，但是并沒有分配符號(hào)和地址的情況下，這種情形就會(huì)出現(xiàn)。第 18 頁(yè)

46、共 37 頁(yè)3、使 PLC 處于在線狀態(tài)4、將沒有錯(cuò)誤的程序下載到 PLC 中工程包含要裝載程序的 PLC 類型和型號(hào)的細(xì)目。在開始下載程序之前，必須檢查這些信息以確保這些信息是正確的，并且和實(shí)際中使用的 PLC 類型相匹配。還要為相連接的 PLC 選擇適當(dāng)?shù)耐ㄐ蓬愋汀?、使 PLC 處于運(yùn)行或監(jiān)視模式6、在梯形圖上監(jiān)視程序的運(yùn)行7、在助記符程序編輯窗口監(jiān)視程序運(yùn)行8、建立觀察窗口監(jiān)視程序運(yùn)行監(jiān)視窗口能夠同時(shí)監(jiān)視多個(gè) PLC 中指定 PLC 地址的內(nèi)容。監(jiān)視窗口一般顯示在主窗口下方。它顯示在程序執(zhí)行時(shí) PLC 存儲(chǔ)器內(nèi)容的值。9、使用設(shè)置值功能改變定時(shí)器、計(jì)數(shù)器或數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)，使調(diào)試工作更加容

47、易進(jìn)行可以很容易的改變 TIM/CNT 指令的第一個(gè)操作數(shù)，同時(shí)也可以改變用作其狀態(tài)位的地址。要做到這一點(diǎn)，使用“地址”作為查找對(duì)象，輸入要操作的地址狀態(tài)位（比如 T0001） 。這也能夠操作計(jì)時(shí)器/計(jì)數(shù)器指令的第一個(gè)操作數(shù)。 （例如，如果查找 T0001，則 TIM 指令中的“1”也會(huì)發(fā)生匹配） 。第 19 頁(yè) 共 37 頁(yè)3 3 S120S120 定位系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì)定位系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì)3.1 系統(tǒng)的硬件組態(tài)與網(wǎng)絡(luò)組態(tài)系統(tǒng)的硬件組態(tài)與網(wǎng)絡(luò)組態(tài)1）硬件組態(tài)打開 SIMATIC Manager ，選擇新建項(xiàng)目，在創(chuàng)建好的項(xiàng)目中添加一個(gè) SIMATIC T Station,PLC 的型號(hào)選擇 315T-

48、2DP，完成創(chuàng)建后，進(jìn)行系統(tǒng)的硬件組態(tài)，如圖 3-1 所示。圖 3-1 硬件組態(tài)（圖不清晰，圖注上下各半行間距）其中，CP343-1 的 IP 地址就是 PLC 的地址，為：192.168.0.11。如圖 3-2 所示。第 20 頁(yè) 共 37 頁(yè)圖 3-2 CP343-1 地址設(shè)置完成系統(tǒng)的基本硬件組態(tài)后，進(jìn)行編譯，在沒有錯(cuò)誤的情況下將組態(tài)下載到CPU 中，此時(shí)可以看到 PLC 上的指示燈為綠燈，說明硬件組態(tài)沒有問題。2）系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)組態(tài)在 SIMATIC 中打開 NetPro,完成系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)組態(tài)。PLC 與驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)之間的通信采用 DP 通信，進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換。PLC 與觸摸屏、上位機(jī)之間的通

49、信方式則是以太網(wǎng)通信，網(wǎng)絡(luò)組態(tài)如圖 3-3 所示。圖 3-3 系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)組態(tài)（圖不清晰，圖注上下各半行間距）在網(wǎng)絡(luò)組態(tài)中需要添加一個(gè) PG/PC，通過一個(gè)虛擬的路由，上位機(jī)可以對(duì)驅(qū)動(dòng)第 21 頁(yè) 共 37 頁(yè)控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，PG/PC 的地址為上位機(jī)的地址。3）觸摸屏組態(tài) 在項(xiàng)目中添加一個(gè) SIMATIC HMI Station ,完成添加后，對(duì)觸摸屏進(jìn)行相應(yīng)的硬件組態(tài)，同時(shí)設(shè)置觸摸屏的通信地址，如圖 3-4、圖 3-5 所示。圖 3-4 觸摸屏硬件組態(tài)（截圖下半部分可以去掉）圖 3-5 觸摸屏地址設(shè)置4）驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置在已經(jīng)創(chuàng)建好的項(xiàng)目中打開 S120_CU320_2_DP 中的 Co

50、mmissioning，如圖 3-6所示。第 22 頁(yè) 共 37 頁(yè)圖 3-6 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置在出現(xiàn)的界面中對(duì)設(shè)備進(jìn)行初始化，然后對(duì)每一個(gè)伺服電機(jī)進(jìn)行組態(tài)，兩個(gè)電機(jī)的組態(tài)基本一樣，首先對(duì)第一個(gè)電機(jī)即 SERVO_02 進(jìn)行組態(tài)，如圖 3-7 所示。圖 3-7 SERVO_02 組態(tài)用同樣的方法對(duì)第二個(gè)電機(jī)即 SERVO_03 進(jìn)行組態(tài)，如圖 3-8 所示，完成組態(tài)后將項(xiàng)目下載到驅(qū)動(dòng)控制器的控制單元中，即 CU320，進(jìn)行基本功能的測(cè)試，監(jiān)測(cè)通信是否正常，電機(jī)是否正常。第 23 頁(yè) 共 37 頁(yè)圖 3-8 SERVO_03 組態(tài)在軟件的控制面板中可以分別對(duì)每個(gè)電機(jī)進(jìn)行速度的設(shè)置，這樣可以快速

51、地對(duì)電機(jī)的正常進(jìn)行判斷。如圖 3-9 所示。圖 3-9 控制面板設(shè)置電機(jī)速度3.2 S120 定位系統(tǒng)的編程定位系統(tǒng)的編程1)主程序根據(jù)第一章所確定的控制方案，對(duì)伺服電機(jī)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)、絕對(duì)運(yùn)動(dòng)及同步運(yùn)動(dòng)分別進(jìn)行編程，程序如下：第 24 頁(yè) 共 37 頁(yè)圖 3-10 相對(duì)運(yùn)動(dòng)程序（適當(dāng)放大吧，不清晰）第 25 頁(yè) 共 37 頁(yè)圖 3-11 同步運(yùn)動(dòng)程序 1（適當(dāng)放大吧，不清晰）第 26 頁(yè) 共 37 頁(yè)圖 3-12 同步運(yùn)動(dòng)程序 2（適當(dāng)放大吧，不清晰）第 27 頁(yè) 共 37 頁(yè)圖 3-13 同步運(yùn)動(dòng)程序 3（適當(dāng)放大吧，不清晰）2)觸摸屏程序西門子觸摸屏的程序編寫主要是通過畫面的編輯以及變量的定義，最后將編輯好的畫面下載到觸摸屏中，就可以實(shí)現(xiàn)觸摸屏控制伺服電機(jī)了，觸摸屏的程序編寫如下：第一步：編輯初始畫面，初始畫面主要由標(biāo)題、日期時(shí)間以及個(gè)人的情況描述組成，如圖 3-14 所示。第 28 頁(yè) 共 37 頁(yè)圖 3-14 初始畫面（不清晰）